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Auteur(s)
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François HERBULOT : Ingénieur de l’École nationale supérieure des arts et métiers (ENSAM) - Ancien Directeur technique de la Division alliages d’aluminium de moulage d’Aluminium Pechiney - Président du comité technique de l’Association européenne des affineurs d’aluminium
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dès que la production industrielle d’aluminium a commencé, après les brevets de Héroult (France) et Hall (États-Unis) en 1886, le recyclage interne des chutes de fabrication s’est imposé comme pour les autres métaux : les chutes de fabrication constituées d’un alliage connu étaient en général recyclées pour la production d’un alliage identique dans la fonderie même, en mélange avec le métal vierge provenant de l’électrolyse d’alumine.
Quand la production d’aluminium s’est développée et que les produits en aluminium se sont imposés, les vieux objets de toutes origines ont posé un problème spécifique de recyclage qui a été traité par des unités spécialisées dans la deuxième fusion d’aluminium.
La production d’aluminium à partir du procédé d’électrolyse consomme des quantités importantes d’énergie électrique et, en conséquence, les usines d’électrolyse sont implantées à proximité de ressources importantes d’électricité à prix attractif.
Les unités de deuxième fusion d’aluminium sont beaucoup moins dépendantes des conditions de fourniture d’énergie et peuvent s’implanter soit près des sources de matières premières de recyclage, soit près des débouchés pour les alliages de deuxième fusion, c’est-à-dire là où l’industrie de la fonderie de moulage d’aluminium exprime des besoins importants. On observe de fait que le développement de la deuxième fusion d’aluminium est tiré par le développement de la fonderie de moulage qui, en général, suit le développement de la production automobile : les excédents ou les déficits de matières premières de recyclage sont compensés par des opérations d’exportation ou d’importation. Les matières premières peuvent voyager beaucoup et loin.
Sur le tableau 1, on observe que le développement de la deuxième fusion d’aluminium (également désigné par le terme affinage) suit de très près, en volume, le développement de la fonderie de moulage.
L’exemple caractéristique est celui du Japon qui, régulièrement déficitaire en matières premières de recyclage, a accru sa production de près d’1 Mt / an entre 1960 et 1990. France et Japon sensiblement au même niveau en 1960, respectivement 44 et 49 kt /an, ont un écart considérable en 1990, respectivement 227 et 1 030 kt /an.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
— [M 2 345] Récupération et recyclage de l’aluminium. Stratégie (le présent article) ;
— Récupération et recyclage de l’aluminium. Matières premières ;
— Récupération et recyclage de l’aluminium. Fusion et mise en forme ;
— Récupération et recyclage de l’aluminium.
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- Version courante de sept. 2023 par Mathilde LAURENT-BROCQ, Lola LILENSTEN
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2. Problématique du recyclage
2.1 Propriétés de l’aluminium et métallurgie de l’affinage
L’observation des tableaux et des graphiques indiquant les énergies libres de réaction donne une idée générale de la grande réactivité de l’aluminium avec de nombreux corps (figure 2).
HAUT DE PAGE
Quand l’aluminium est oxydé, il est exclu de réduire l’oxyde dans un four de fusion ou de traitement contrairement aux pratiques courantes des métallurgies du fer et des métaux lourds.
Dans un four de fusion d’aluminium, on procède à une séparation physique de l’oxyde solide et du métal liquide.
Si les quantités d’oxyde (alumine) sont limitées à quelques pour-cent, on procède à un écrémage ou décrassage du bain. On extrait un oxyde imprégné d’aluminium (sans traitement particulier, 1 kg d’oxyde peut entraîner jusqu’à 2 kg d’aluminium) qu’il faut refroidir ou traiter rapidement pour éviter la poursuite et le développement de l’oxydation du métal piégé.
La matière ainsi extraite est appelée crasse ou écumage :
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en anglais dross , skimmings ;
-
en allemand krätze , skimmings.
Si les quantités d’oxyde (alumine) sont importantes (6 à 50 % en masse par exemple), on utilise un flux (mélange de chlorure de sodium et de potassium) qui à la température du four en devenant pâteux ou liquide agit comme un collecteur d’oxydes et permet de limiter considérablement les pertes en métal lors de l’opération de décrassage.
Les matières ainsi extraites sont appelées :
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crasses noires salées lorsqu’elles sont produites sur un four réverbère (black dross , salzkrätze ) ;
-
scories salées (salt slag , salzschlacke ) lorsqu’elles sont produites sur un four tournant à bain de sel.
Depuis quelques années grâce aux efforts de recherche et à l’expérimentation industrielle, on observe le développement de procédés de séparation...
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